智慧電表國內發展現況

■撰文：湯政仁

「節能減碳」、「愛惜地球」是每個人應盡的義務，人類日常生活中使用的水、電、天然氣等資源，都將造成碳排放量的增加。因此，從日常生活中改變資源使用習慣是落實「節能減碳」的重要關鍵；然而，要改變行為，首先需要取得這些資源的使用量，才能進行改善。先進讀表基礎建設（Advanced Metering Infrastructure, AMI）在這情況下擔負了重要的角色。

在「先進讀表基礎建設」的規劃中，水、電、天然氣的使用量記錄均被涵括，國內目前的規劃以電力的用量記錄為首要任務；因此，對於AMI，目前國內以「先進電表系統」稱之，而「智慧電表」則是建立「先進電表系統」的核心環節。「先進電表系統」同時也是建設「智慧電網（Smart Grid）」的基礎。對於「智慧電表」，社會大眾及產業有許多期待，但有些期待可能將與實際狀況有所出入，本文就筆者所知，介紹「智慧電表」及發展現況，並勾勒未來藍圖。

推展智慧電表

台電公司規劃在2015年前，推動100萬戶裝置智慧電表，長期以1,200萬戶為建置目標。預計2012年先選定1萬戶換裝智慧電表，取代傳統電表，2013至2015年再完成100萬戶裝置，建置率以50％即600萬戶規劃換裝為目標。台電公司預計投入新台幣16.9億元，明（2011）年完成2.3萬高壓用戶智慧電表建置；因高壓用電占58％，因此優先推動，之後再逐步擴及低壓600萬用戶。根據國外類似計畫之經驗，預估未來可節電18億度，減少二氧化碳排放111萬噸。需要注意的是，上述節電與減碳之預估需要在環境條件配合下方可達成，而非單獨裝設智慧電表就會節電，下節就智慧電表與節電之關聯進行討論。

智慧電表提供資訊，不是節電設備

在報章雜誌上常見到：「裝了智慧電表可以節省電費。」這樣的說法，嚴格說來應該是：「大量安裝智慧電表有降低電費支出的可能性。」智慧電表或是機械電表，就記錄用電「總量」的功能上是完全一樣的。機械電表有一個轉盤以及一群數字指針，智慧電表可能看不見那個轉盤（改用電子晶片來量測），而改用七段顯示器或是液晶顯示器顯示用電的數據，這兩者僅是顯示數字的方式不一樣，並沒有直接達到節約用電或是降低電費的效果。

電費的節省其實與能源的節約並不一定有直接關聯，就用電的開銷而言，必須分為3個層面來討論：

一、用電戶自發性的降低電能的使用，在電價方案固定的狀況下，降低用電一定可以降低電費的支出。國外的研究指出，若將電能的消耗與電費的支出即時呈現給用電戶，在初期會有明顯的效果，部分實驗顯示了15％的用電量降低。然而，即時呈現用電狀況的設備並非直接由智慧電表顯示，而是放置在屋內明顯位置的戶內電能顯示器（In Home Display, IHD），但是，IHD必須經由智慧電表的通訊介面取得資訊。

二、運用合適的電價方案降低電費開支，選擇合適的電價方案，可能在不降低電能使用的情況下，也能節省電費。以時間電價為例，離峰電價遠較尖峰電價為低，對於使用大量電力的用戶，若由累進電價改為時間電價，並將用電時間集中於離峰時段，則可能節省大量的電費，但是總用電量不一定會減少。未來使用智慧電表可以詳實記錄用電戶的各時段用電，配合電價方案則可以節省電費的開銷。

三、電力公司運用電價誘因平滑負載曲線，降低燃料成本。我國目前以火力為主要發電方式，而台灣火力發電所需之化石燃料幾乎全部仰賴進口，目前供需平衡，自1994年後，幾乎不曾因為供電不足而需限電。但是，若能將負載曲線拉平，節約的燃料可些許降低發電成本，進而讓電價有所調整。而智慧電表則可以提供電力公司詳細的資訊，電力公司可以利用此資訊透過智慧電表的控制功能進行負載的控制，並規劃最佳的發電機組之排程。

如上所述，智慧電表在節省電費的行動中，扮演的是一個提供資訊的設備，並非一個能調整用電以降低電費的智慧型設備。

智慧電表產業應在關鍵零組件而非表體

智慧電表表體的製造技術門檻不高，但是進入市場門檻很高。首先，智慧電表的主要客戶就是電力公司或是公共事業業者，這些業者提供電力給下游客戶已經數十年甚至上百年，對於電表有自成一格的需求而且要求多年實蹟，這個要求造成新進業者非常難以進入現有市場。雖然，智慧電網的興起讓這塊市場有些機會，但是依舊是十分困難。

從另一方面來看，智慧電表需要的資通訊零組件與台灣所擅長生產製造的資通設備零組件，在功能上，重疊程度非常高。然而，其中仍有部分差異。主要在於環境的耐受能力，電表設備對於設備運作的環境要求十分嚴苛，電表裝設的位置可能在戶外，可能在地表之下，可能在高溫環境，可能在低溫地區，可能潮濕，可能乾燥，也有可能經年累月海風鹽分侵蝕，或是接觸各類化學藥劑或氣體，在各種環境下均要求能正常工作。與資通訊產品主要於室內，或是較為宜人的環境內工作是有本質上的差別。

智慧電表可以視為一個需在惡劣環境工作並具有通訊模組的微電腦，設計並生產製造具備高度環境耐受能力的組件，應該更適合對智慧電表有興趣的新進相關業者進行。

智慧電表與智慧電網

21世紀的電力事業將面對許多新的企業需求，電業的未來展望將可以預見一個複雜多變的前景，而智慧電網的建立正是當前電業戮力以赴的目標。未來的智慧電網將在輸配電上，保障高品質穩定能源的可靠有效益輸送，碳足跡（Carbon Footprint）除須符合規範要求外盡可能降到最低；在資產管理上，將各項能源相關資材設備做最佳的運用以及管理維護，並且在客戶服務上，有效率的提供核心服務，並提供多樣化的能源服務以供客戶選擇。智慧電網包含了發電端、輸配電端以及用戶端。而智慧電網的用戶端網路建立在先進電表系統上，由智慧電表於用戶端記錄用電資訊並告知電力事業以及用電戶。簡單來說，一個智慧型電網必須能夠精確地取得並控制電力從生產、分配、輸送、到使用的每個細節，而智慧電表負責的就是電力使用狀況的控制以及紀錄。

結語

智慧電表是先進電表系統的核心裝置。而先進電表系統可以提供用電量資訊，並且運用智慧電表構成通訊網路。先進電表系統的技術隨著目前電腦網路技術的精進，包含了與每個電表的雙向溝通；並且也延伸定義出一些開放性的規範或標準，以與日新月異的資訊技術相結合，例如：家庭自動化及家庭網路（Home Area Network, HAN），需量反應（Demand Response）與負載控制能力，以及電表資料管理系統（Meter Data Management System, MDMS）等。

先進電表系統是未來電力事業發展中重要的基礎建設，先進電表系統可以視做建構智慧電網的先期作業。因此，寄望參與智慧電網的建設，需要先認識先進電表系統，而認識先進電表系統則須先對智慧電表有一個基本認知，希望本文能帶給各位讀者些許助益。（作者為大同大學電機系助理教授）